Спектр атома водорода

2.2 è 2.3.
Èçó÷åíèå ñïåêòðîâ
àòîìà âîäîðîäà è ìîëåêóëû éîäà
Äîïîëíèòåëüíîå îïèñàíèå
 ðàáîòå èññëåäóþòñÿ: à) ñåðèàëüíûå çàêîíîìåðíîñòè â îïòè÷åñêîì ñïåêòðå âîäîðîäà; á) ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ ïàðîâ éîäà â âèäèìîé îáëàñòè.
À. Èçó÷åíèå ñïåêòðà àòîìà âîäîðîäà
Äëÿ èçìåðåíèÿ äëèí âîëí ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé â ðàáîòå èñïîëüçóåòñÿ ñòåêëÿííî-ïðèçìåííûé ìîíîõðîìàòîðñïåêòðîìåòð ÓÌ-2 (óíèâåðñàëüíûé ìîíîõðîìàòîð), ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ
ñïåêòðàëüíûõ èññëåäîâàíèé â äèàïàçîíå îò 0,38 äî 1,00 ìêì.
Îñíîâíûå ýëåìåíòû ìîíîõðîìàòîðà ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2.
1. Âõîäíàÿ ùåëü 1, ñíàáæ¼ííàÿ ìèêðîìåòðè÷åñêèì âèíòîì 9, êîòîðûé ïîçâîëÿåò îòêðûâàòü ùåëü íà íóæíóþ øèðèíó
(â äèàïàçîíå 0,014 ìì).
2. Êîëëèìàòîðíûé îáúåêòèâ 2, ñíàáæåííûé ìèêðîìåòðè÷åñêèì âèíòîì 8.
Âèíò ïîçâîëÿåò ñìåùàòü îáúåêòèâ îòíîñèòåëüíî ùåëè ïðè îêóñèðîâêå ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé ðàçëè÷íûõ öâåòîâ.
3. Ñëîæíàÿ ñïåêòðàëüíàÿ ïðèçìà 3,
óñòàíîâëåííàÿ íà ïîâîðîòíîì ñòîëèêå 6.
Ïðèçìà 3 ñîñòîèò èç òð¼õ ñêëååííûõ
èñ. 2. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé
óñòàíîâêè
ïðèçì Ï1 , Ï2 è Ï3 . Ïåðâûå äâå ïðèçìû
◦
ñ ïðåëîìëÿþùèìè óãëàìè 30 èçãîòîâëåíû èç òÿæ¼ëîãî ëèíòà, îáëàäàþùåãî áîëüøîé äèñïåðñèåé. Ïðîìåæóòî÷íàÿ ïðèçìà Ï3 ñäåëàíà èç êðîíà. Ëó÷è
îòðàæàþòñÿ îò å¼ ãèïîòåíóçíîé ãðàíè è ïîâîðà÷èâàþòñÿ íà 90◦ . Áëàãîäàðÿ
òàêîìó óñòðîéñòâó äèñïåðñèÿ ïðèçì Ï1 è Ï2 ñêëàäûâàþòñÿ.
4. Ïîâîðîòíûé ñòîëèê 6, âðàùàþùèéñÿ âîêðóã âåðòèêàëüíîé îñè ïðè ïîìîùè ìèêðîìåòðè÷åñêîãî âèíòà 7 ñ îòñ÷¼òíûì áàðàáàíîì. Íà áàðàáàí íàíåñåíà âèíòîâàÿ äîðîæêà ñ ãðàäóñíûìè äåëåíèÿìè. âäîëü äîðîæêè ñêîëüçèò
óêàçàòåëü áàðàáàíà. Ïðè âðàùåíèè áàðàáàíà ïðèçìà ïîâîðà÷èâàåòñÿ, è â öåíòðå ïîëÿ çðåíèÿ ïîÿâëÿþòñÿ ðàçëè÷íûå ó÷àñòêè ñïåêòðà.
5. Çðèòåëüíàÿ òðóáà, ñîñòîÿùàÿ èç îáúåêòèâà 4 è îêóëÿðà 5. Îáúåêòèâ
äà¼ò èçîáðàæåíèå âõîäíîé ùåëè 1 ðàçëè÷íûõ öâåòîâ â ñâîåé îêàëüíîé ïëîñêîñòè.  ýòîé æå ïëîñêîñòè ðàñïîëîæåíî îñòðèå óêàçàòåëÿ 10. Èçîáðàæåíèå
ùåëè ðàññìàòðèâàåòñÿ ÷åðåç îêóëÿð 5.  ñëó÷àå íåîáõîäèìîñòè îêóëÿð ìîæåò
áûòü çàìåí¼í âûõîäíîé ùåëüþ, ïðîïóñêàþùåé âñåãî îäíó èç ëèíèé ñïåêòðà
òîãäà ïðèáîð ñëóæèò ìîíîõðîìàòîðîì. Â íàøåé ðàáîòå âûõîäíàÿ ùåëü íå
ïðèìåíÿåòñÿ, òî åñòü ïðèáîð èñïîëüçóåòñÿ êàê ñïåêòðîìåòð.
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà.
1
6. Ìàññèâíûé êîðïóñ 11, ïðåäîõðàíÿþùèé ïðèáîð îò ïîâðåæäåíèé è çàãðÿçíåíèé.
7. Îïòè÷åñêàÿ ñêàìüÿ, íà êîòîðîé ìîãóò ïåðåìåùàòüñÿ ðåéòåðû ñ èñòî÷íèêîì ñâåòà Ë è êîíäåíñîðîì Ê, ñëóæàùèì äëÿ êîíöåíòðàöèè ñâåòà íà âõîäíîé
ùåëè. Âõîäíàÿ ùåëü ñïåêòðîìåòðà, êîíäåíñîð è èñòî÷íèê äîëæíû áûòü íà
îäíîé âûñîòå. Ïðîõîäÿùèé ÷åðåç âõîäíóþ ùåëü ñâåòîâîé ïó÷îê õîðîøî çàïîëíÿåò êîíäåíñîð è ïðèçìó, åñëè âûïîëíåíî ñîîòíîøåíèå Dk /b = D2 /f2 =
= 1/6, ãäå Dk äèàìåòð êîíäåíñîðà, b ðàññòîÿíèå îò êîíäåíñîðà äî âõîäíîé
ùåëè, D2 è f2 äèàìåòð è îêóñíîå ðàññòîÿíèå êîëëèìàòîðíîãî îáúåêòèâà
2.
Èçîáðàæåíèå óäîáíî íàáëþäàòü íà êîëïà÷êå ñ êðåñòèêîì (òàêèì êîëïà÷êîì ïðèêðûâàþò ùåëü ïðè þñòèðîâêå ñèñòåìû).
8. Ïóëüò óïðàâëåíèÿ (íà ðèñ. 2 íå ïîêàçàí), ñëóæàùèé äëÿ ïèòàíèÿ èñòî÷íèêîâ ñâåòà è îñâåòèòåëüíîé ñèñòåìû ñïåêòðîìåòðà. Íà ïóëüòå èìåþòñÿ
ãíåçäà äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ îñâåòèòåëåé (3,5 Â), íåîíîâîé ëàìïû è ëàìïû íàêàëèâàíèÿ. Òóìáëåðû, ðàñïîëîæåííûå íà îñíîâàíèè ñïåêòðîìåòðà, ïîçâîëÿþò
âêëþ÷àòü ëàìïî÷êè îñâåòèòåëåé øêàë è óêàçàòåëÿ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé. ßðêîñòü îñâåùåíèÿ óêàçàòåëÿ ðåãóëèðóåòñÿ ðåîñòàòîì.
Ïðè ïîäãîòîâêå ÓÌ-2 ê íàáëþäåíèÿì îñîáîå âíèìàíèå ñëåäóåò îáðàùàòü
íà òùàòåëüíóþ îêóñèðîâêó, ñ òåì ÷òîáû óêàçàòåëü 10 è ñïåêòðàëüíûå ëèíèè èìåëè ÷¼òêèå, ÿñíûå ãðàíèöû. Ôîêóñèðîâêà ïðîèçâîäèòñÿ â ñëåäóþùåì
ïîðÿäêå. Ïåðåìåùàÿ îêóëÿð, ñëåäóåò ïîëó÷èòü ðåçêîå èçîáðàæåíèå îñòðèÿ
óêàçàòåëÿ 10. Îñâåòèâ âõîäíóþ ùåëü ïðèáîðà ðòóòíîé ëàìïîé, íóæíî íàéòè
îäíó èç ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé è ïîëó÷èòü å¼ ðåçêîå èçîáðàæåíèå ïðè ïîìîùè ìèêðîìåòðè÷åñêîãî âèíòà 8. Ïðè ïðîâåäåíèè èçìåðåíèé â äðóãîé ÷àñòè
ñïåêòðà, ïîñëåäíÿÿ îïåðàöèÿ ïî îêóñèðîâêå äîëæíà ïðîâîäèòüñÿ âíîâü.
Äëÿ îòñ÷¼òà ïîëîæåíèÿ ñïåêòðàëüíîé ëèíèè å¼ öåíòð ñîâìåùàåòñÿ ñ îñòðèåì óêàçàòåëÿ. Îòñ÷¼ò ïðîâîäèòñÿ ïî äåëåíèÿì áàðàáàíà. Äëÿ óìåíüøåíèÿ
îøèáêè øèðèíó âõîäíîé ùåëè äåëàþò ïî âîçìîæíîñòè ìàëîé (0,050,07 ìì
ïî ìèêðîìåòðè÷åñêîé øêàëå). Äëÿ íàáëþäåíèÿ ñàìûõ ñëàáûõ ëèíèé â êðàéíåé èîëåòîâîé îáëàñòè ùåëü ïðèõîäèòñÿ íåñêîëüêî ðàñøèðÿòü. ëàç ëó÷øå
çàìå÷àåò ñëàáûå ëèíèè â äâèæåíèè, ïîýòîìó ïðè íàáëþäåíèè ïîëåçíî ñëåãêà
ïîâîðà÷èâàòü áàðàáàí â îáå ñòîðîíû îò ñðåäíåãî ïîëîæåíèÿ.
Ñïåêòðîìåòð ÓÌ-2 íóæäàåòñÿ â ïðåäâàðèòåëüíîé ãðàäóèðîâêå. Äëÿ ãðàäóèðîâêè â êîðîòêîâîëíîâîé ÷àñòè ñïåêòðà óäîáíî ïðèìåíÿòü ðòóòíóþ ëàìïó ÏÊ4, à â äëèííîâîëíîâîé è ñðåäíåé ÷àñòè ñïåêòðà íåîíîâóþ ëàìïó.
Òàáëèöû ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé ðòóòè è íåîíà ñ âèçóàëüíîé îöåíêîé èõ îòíîñèòåëüíîé èíòåíñèâíîñòè ïðèâåäåíû íà óñòàíîâêå.
 îïûòàõ ïî èçìåðåíèþ äëèí âîëí áàëüìåðîâñêîé ñåðèè èñòî÷íèêîì ñâåòà ñëóæèò âîäîðîäíàÿ òðóáêà Í-îáðàçíîé îðìû, ïèòàåìàÿ îò èñòî÷íèåà âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ. Íàèáîëüøàÿ ÿðêîñòü ñïåêòðà äîñòèãàåòñÿ â òîì ñëó÷àå, êîãäà èñòî÷íèêîì ñâåòà ñëóæèò òîðåö ãîðèçîíòàëüíîé
÷àñòè òðóáêè êàïèëëÿðà (ïåðåìû÷êè â áóêâå H).
Âîäîðîäíàÿ ëàìïà.
2
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ÿðêîñòè èíòåðåñóþùèõ íàñ ëèíèé àòîìàðíîãî âîäîðîäà
â ñîñòàâ ãàçà, êîòîðûì çàïîëíÿþò òðóáêó ïðè å¼ èçãîòîâëåíèè, äîáàâëÿþò
ïàðû âîäû. Ìîëåêóëû âîäû â ýëåêòðè÷åñêîì ðàçðÿäå ðàçëàãàþòñÿ, îáðàçóÿ
àòîìàðíûé âîäîðîä. Òðóáêà çàïîëíÿåòñÿ ãàçîì äî äàâëåíèÿ 510 Òîðð.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â ñïåêòðå âîäîðîäíîé ëàìïû íàðÿäó ñ ëèíèÿìè
àòîìíîãî ñïåêòðà íàáëþäàåòñÿ òàêæå ñïåêòð ìîëåêóëÿðíîãî âîäîðîäà. Îäíàêî èíòåíñèâíîñòü ìîëåêóëÿðíûõ ëèíèé çíà÷èòåëüíî ñëàáåå è îòîæäåñòâëåíèå
ÿðêèõ àòîìíûõ ëèíèé íà îíå ìîëåêóëÿðíîãî ñïåêòðà íå ïðåäñòàâëÿåò áîëüøîãî òðóäà.
Á. Èçó÷åíèå ìîëåêóëÿðíîãî ñïåêòðà éîäà
5
4
3
1
Ìîëåêóëÿðíûé ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ
ïàðîâ éîäà ìîæíî íàáëþäàòü, èñïîëüçóÿ
1) èñòî÷íèê ñïëîøíîãî ñïåêòðà 2
ëàìïó íàêàëèâàíèÿ;
2) ïîãëîùàþùóþ ñðåä
ó êþâåòó
ñ èññëåäóåìûì âåùåñòâîì;
3) ñïåêòðàëüíûé ïðèáîð, ðåãèñòðèèñ. 5. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè
ðóþùèé ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ ìîíîõðîìàòîð ÓÌ-2.
 íàøåé ðàáîòå ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ ïàðîâ éîäà íàáëþäàåòñÿ âèçóàëüíî íà
îíå ñïëîøíîãî ñïåêòðà ëàìïû íàêàëèâàíèÿ 1, ïèòàåìîé îò áëîêà ïèòàíèÿ
2 (ðèñ.5).
4
Êþâåòà 3 ñ êðèñòàëëàìè éîäà ïîäîãðåâàåòñÿ íèõðîìîâîé ñïèðàëüþ, ïîäêëþ÷¼ííîé
A
âìåñòå ñ ëàìïîé íàêàëèâàíèÿ ê áëîêó ïèòà- a
íèÿ. Ëèíçà 4 èñïîëüçóåòñÿ êàê êîíäåíñîð.
B
 ðåçóëüòàòå ïîäîãðåâà êðèñòàëëû éîäà ÷àñòè÷íî âîçãîíÿþòñÿ, îáðàçóÿ ïàðû
ñ ë¼ãêîé èîëåòîâîé îêðàñêîé. Ñïåêòðîb
C
ìåòð ïîçâîëÿåò âèçóàëüíî íàáëþäàòü ëèíèè
ïîãëîùåíèÿ ìîëåêóë éîäà íà îíå ñïëîøíî3
x
ãî ñïåêòðà èçëó÷åíèÿ ëàìïû íàêàëèâàíèÿ 1 2
âèäèìîé îáëàñòè (ðèñ. 4).
èñ. 4. Ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ éîäà
ÇÀÄÀÍÈÅ
 ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ:
à) ïðîêàëèáðîâàòü áàðàáàí ñïåêòðîìåòðà ïî ñïåêòðàì íåîíà è ðòóòè;
á) îïðåäåëèòü êîîðäèíàòû ëèíèé áàëüìåðîâñêîé ñåðèè àòîìàðíîãî âîäîðîäà; ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé ðàññ÷èòàòü ïîñòîÿííóþ èäáåðãà;
3
â) îïðåäåëèòü êîîðäèíàòû íåñêîëüêèõ ëèíèé ìîëåêóëÿðíîãî ñïåêòðà éîäà; ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé âû÷èñëèòü ýíåðãèþ êîëåáàòåëüíîãî êâàíòà ìîëåêóëû éîäà è ýíåðãèþ å¼ äèññîöèàöèè â îñíîâíîì è âîçáóæä¼ííîì ñîñòîÿíèÿõ.
I. Ïîäãîòîâêà óñòàíîâêè ê ðàáîòå
1. Îçíàêîìüòåñü ñ óñòðîéñòâîì è ïðèíöèïîì ðàáîòû ïåêòðîìåòðà (ì. ðàçäåë
¾Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà¿.
2. Âêëþ÷èòå íåîíîâóþ ëàìïó òóìáëåðîì ¾Ñåòü¿ ïóëüòà ïèòàíèÿ. Îòöåíòðèðóéòå ïî âûñîòå èñòî÷íèê ñâåòà (íåîíîâóþ ëàìïó) è êîíäåíñîð, ïîî÷åð¼äíî ïðèáëèæàÿ èõ âïëîòíóþ ê âõîäíîé ùåëè ïðèáîðà.
3. àñïîëîæèòå êîíäåíñîð íà ðàññòîÿíèè 2530 ñì îò ùåëè (≃ 6 äèàìåòðîâ êîíäåíñîðà). Ïåðåìåùàÿ èñòî÷íèê âäîëü îïòè÷åñêîé îñè, ïîëó÷èòå ðåçêîå èçîáðàæåíèå èñòî÷íèêà â öåíòðå êîëïà÷êà, ïðèêðûâàþùåãî âõîäíóþ ùåëü. Ïðè
ýòîì ïëîñêîñòü êîíäåíñîðà âñåãäà äîëæíà áûòü ïåðïåíäèêóëÿðíà îïòè÷åñêîé îñè ñìåùåíèå èçîáðàæåíèÿ ïî ãîðèçîíòàëè îñóùåñòâëÿåòñÿ âèíòîì
êîíäåíñîðà, ïåðåìåùàþùèì öåíòð ëèíçû. Çàêðåïèòå ðåéòåðû.
4. Âêëþ÷èòå ïîäñâåòêó îêóëÿðà ìîíîõðîìàòîðà òóìáëåðîì ó îñíîâàíèÿ ïðèáîðà. Âðàùàÿ ãëàçíóþ ëèíçó îêóëÿðà, íàñòðîéòåñú íà ðåçêîå èçîáðàæåíèå
êîí÷èêà óêàçàòåëÿ. Îòðåãóëèðóéòå ÿðêîñòü îñâåùåíèÿ óêàçàòåëÿ (ðåîñòàòîì
ó îñíîâàíèÿ ïðèáîðà). îðèçîíòàëüíîå êîëüöî íàä îêóëÿðîì ïîçâîëÿåò ìåíÿòü ñâåòîèëüòð. Äëÿ îñîáåííî òî÷íûõ èçìåðåíèé ïîäáèðàþò öâåò óêàçàòåëÿ, ñîâïàäàþùèé ñ öâåòîì ëèíèè.
5. Âðàùàÿ áàðàáàí, ïîäâåäèòå ê óêàçàòåëþ îäíó èç ÿðêèõ ëèíèé íåîíà; ïåðåìåùàÿ êîëëèìàòîð (âèíò 8 íà ðèñ. 2), ïîëó÷èòå ÷¼òêîå èçîáðàæåíèå ëèíèè. Ýòî
ïðåäâàðèòåëüíàÿ íàñòðîéêà, îêîí÷àòåëüíóþ ïðîâåä¼ì ïîñëå âûáîðà øèðèíû
ùåëè.
6. Äëÿ âûáîðà øèðèíû âõîäíîé ùåëè îïðåäåëèòå íà÷àëî îòñ÷¼òà. Óñòàíîâèòå
ìèêðîìåòðè÷åñêèé âèíò 9 âáëèçè íóëåâîãî äåëåíèÿ. Åñëè ïðè ýòîì â îêóëÿðå âèäåí ïðîñâåò â èçîáðàæåíèè ùåëè, âîçìîæíî, ñîðèíêà èëè çàçóáðèíêà
ìåøàþò ïîëíîìó çàêðûòèþ. Îáû÷íî ýòî íå èãðàåò ðîëè ñëåäóåò óëîâèòü
ìîìåíò íà÷àëà óâåëè÷åíèÿ øèðèíû ùåëè (íå ñëåäóåò óõîäèòü äàëåêî çà íîëü,
ò.ê. ïðè ýòîì îòêðó÷èâàþòñÿ è âûïàäàþò âíóòðåííèå âèíòû).
ëÿäÿ â îêóëÿð è ìåäëåííî óâåëè÷èâàÿ øèðèíó ùåëè, çàìåòüòå ìîìåíò
íà÷àëà å¼ ðàñøèðåíèÿ. Ýòó îïåðàöèþ ïðîâîäÿò òðèæäû, êàæäûé ðàç âîçâðàùàÿñü íåìíîãî íàçàä è âðàùàÿ âèíò 9 âñ¼ ìåäëåííåå.
Óñòàíîâèòå øèðèíó ùåëè 0,050,07 ìì (57 ìàëûõ äåëåíèÿ îò íîâîãî íóëÿ). Êðèòåðèåì ñëóæèò õîðîøåå ðàçðåøåíèå ëèíèé 8 è 9 íåîíà (ñì. òàáëèöó
íà óñòàíîâêå).
7. Ñëåäóåò ïðîâåðèòü, ÷òî áàðàáàí ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü êîîðäèíàòû âñåõ íåîáõîäèìûõ ëèíèé. Äëÿ ýòîãî íàñòðîéòåñü íà äëèííîâîëíîâóþ ÷àñòü ñïåêòðà
(ëèíèè 34 íåîíà) è óáåäèòåñü, ÷òî îòñ÷¼òíàÿ ðèñêà (÷¼ðíûé øòðèõ íà ïîëçóíêå áàðàáàíà) ëåæèò ìåæäó äåëåíèÿìè 31003150. Åñëè ýòî íå òàê, îáðàòèòåñü ê ëàáîðàíòó.
4
8. Ñïåêòðàëüíàÿ ëèíèÿ êàæåòñÿ îäèíàêîâî ðåçêîé â øèðîêîì äèàïàçîíå ñìåùåíèÿ êîëëèìàòîðà, ïîýòîìó òî÷íîñòü íàñòðîéêè ïðîâåðÿåòñÿ ïî îòñóòñòâèþ
ïàðàëëàêñà. Ïàðàëëàêñ îòñóòñòâóåò, åñëè ïðè ñìåùåíèè ãëàçà âëåâî-âïðàâî
îò öåíòðà îêóëÿðà êîí÷èê óêàçàòåëÿ ¾ïðèâÿçàí¿ ê ëèíèè (ëèíèÿ íå äîëæíà
ïîÿâëÿòüñÿ òî ñëåâà, òî ñïðàâà îò êîí÷èêà óêàçàòåëÿ).
II. ðàäóèðîâêà ñïåêòðîìåòðà
1. Ïðîãðàäóèðóéòå ñïåêòðîìåòð ïî ñïåêòðó íåîíà. àñïîëîæåíèå ñïåêòðàëüíûõ
ëèíèé íåîíà, îòíîñèòåëüíûå èíòåíñèâíîñòè è äëèíû âîëí ïðèâåäåíû â òàáëèöå, ðàñïîëîæåííîé íà óñòàíîâêå.
2. Ïðîãðàäóèðóéòå ñïåêòðîìåòð ïî ñïåêòðó ðòóòè. Äëÿ ýòîãî ïîñòàâüòå ðòóòíóþ
ëàìïó íà îïòè÷åñêóþ ñêàìüþ 1 è âêëþ÷èòå òóìáëåð ¾Ëàìïà ÄØ¿ íà ïóëüòå
ïèòàíèÿ (åñëè ëàìïà íå ãîðèò íàæìèòå êíîïêó ¾ïóñê¿ íà ïóëüòå).
Ïðè ãðàäóèðîâêå èñïîëüçóéòå òàáëèöó ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé ðòóòè, ðàñïîëîæåííóþ íà óñòàíîâêå.
Çàêîí÷èâ ãðàäóèðîâêó, îòêëþ÷èòå ðòóòíóþ ëàìïó.
III. Ñïåêòð âîäîðîäà
1. Óñòàíîâèòå íà ñêàìüþ âîäîðîäíóþ ëàìïó è âêëþ÷èòå å¼ â ñåòü (òóìáëåð íà
áîêîâîé ñòåíêå êîæóõà ëàìïû).
2. Èçìåðüòå ïîëîæåíèå ëèíèé Hα , Hβ , Hγ è Hδ , åñëè ïîñëåäíÿÿ ëèíèÿ âèäíà
(ñì. ðèñ.1À â ïàïêå).
IV. Ñïåêòð éîäà
1. Îçíàêîìüòåñü ñ óñòðîéñòâîì è ïðèíöèïîì ðàáîòû ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè.
2. Óñòàíîâèòå íà ñêàìüþ êþâåòó ñ éîäîì è ëàìïó íàêàëèâàíèÿ. Âêëþ÷èòå ëàìïó
òóìáëåðîì ¾Ëàìïà Ê12¿ íà áëîêå ïèòàíèÿ. Ïðè ýòîì àâòîìàòè÷åñêè âêëþ÷àåòñÿ ïîäîãðåâ éîäà.
Íàäåíüòå êîëïà÷¼ê íà âõîäíóþ ùåëü è îòöåíòðèðóéòå óñòàíîâêó.
3. Ñîïîñòàâüòå (êà÷åñòâåííî) íàáëþäàåìûé ñïåêòð ñî ñïåêòðîì ïîãëîùåíèÿ,
èçîáðàæ¼ííûì íà ðèñ. 4á . Åñëè ñïåêòð âèäåí ïëîõî, óìåíüøàéòå âõîäíóþ
ùåëü, ïîêà íà ÿðêîì îíå íå ïîÿâÿòñÿ óçêèå ò¼ìíûå ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ.
4. Îïðåäåëèòå äåëåíèÿ áàðàáàíà ìîíîõðîìàòîðà n, ñîîòâåòñòâóþùèå:
à) ëèíèè hν1,0 îäíîé èç ñàìûõ äëèííîâîëíîâûõ õîðîøî âèäèìûõ ëèíèé
ïîãëîùåíèÿ (n1,0 ),
á) ëèíèè hν1,5 øåñòîé ïî ñ÷¼òó îò âûáðàííîé äëèííîâîëíîâîé ëèíèè
(hν1,5 ),
â) hνãð ãðàíèöå ñõîæäåíèÿ ñïåêòðà, ò.å. íà÷àëó ñïëîøíîãî ñïåêòðà ïîãëîùåíèÿ (nãð ) (ïðèáëèæ¼ííî).
Èç-çà ñëàáîé îñâåù¼ííîñòè ñïåêòðà èçìåðåíèÿ ñëåäóåò ïðîâîäèòü ÷åðåç
12 ìèíóòû, êîãäà ãëàç ïðèâûêíåò ê òåìíîòå.
1
Îñòîðîæíî! Ïåðåñòàâëÿÿ ðòóòíóþ ëàìïó âûñîêîãî äàâëåíèÿ , áåðèòå å¼ çà ðåéòåð (ïîäñòàâêó), à íå
çà êîæóõ . Íå îïðîêèäûâàòü!
5
V. Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ
1. Ïîñòðîéòå ãðàäóèðîâî÷íóþ êðèâóþ íà ìì-áóìàãå â êðóïíîì ìàñøòàáå (≈ îðìàò À3). Ïî îñè Õ îòëîæèòå ãðàäóñíûå äåëåíèÿ áàðàáàíà, à ïî îñè Y äëèíû âîëí ñîîòâåòñòâóþùèõ ëèíèé. Èíîãäà ïðè ïîñòðîåíèè ãðàèêà íåêîòîðûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå òî÷êè îêàçûâàþòñÿ ñìåù¼ííûìè îò ïëàâíîé êðèâîé.
×àùå âñåãî òàêèå ¾âûáðîñû¿ ñâèäåòåëüñòâóþò î íåïðàâèëüíîé ðàñøèðîâêå íàáëþäàåìîé êàðòèíû ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé (ãëàâíûì îáðàçîì äëÿ íåîíà).
 ýòîì ñëó÷àå íåîáõîäèìî áîëåå âíèìàòåëüíî ñîïîñòàâèòü êàðòèíó ñ òàáëèöåé
è âíåñòè â ãðàäóèðîâî÷íóþ êðèâóþ íåîáõîäèìûå èñïðàâëåíèÿ.
2. Îïðåäåëèòå äëèíû âîëí ëèíèé Hα , Hβ , Hγ è Hδ ñ ïîìîùüþ êàëèáðîâî÷íîãî
ãðàèêà.
3. Óáåäèòåñü â òîì, ÷òî îòíîøåíèå äëèí âîëí âîäîðîäíûõ ëèíèé ñîîòâåòñòâóþò
îðìóëå ñåðèàëüíîé çàêîíîìåðíîñòè.
4. Äëÿ êàæäîé èç íàáëþäàåìûõ ëèíèé âîäîðîäà âû÷èñëèòå çíà÷åíèå ïîñòîÿííîé èäáåðãà, îïðåäåëèòå å¼ ñðåäíåå çíà÷åíèå ïî âñåì èçìåðåíèÿì è îöåíèòå
ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ. Ñðàâíèòå ðåçóëüòàòû îïûòà ñ ðàñ÷¼òíûì çíà÷åíèåì R.
5. Ïî ãðàäóèðîâî÷íîé êðèâîé ìîíîõðîìàòîðà îïðåäåëèòå äëèíû âîëí ëèíèé
ïîãëîùåíèÿ éîäà, ñîîòâåòñòâóþùèå äåëåíèÿì áàðàáàíà ìîíîõðîìàòîðà
n1,0, n1,5 , nãð .
6. Âû÷èñëèòå â ýëåêòðîíâîëüòàõ ýíåðãèþ êîëåáàòåëüíîãî êâàíòà âîçáóæä¼ííîãî
ñîñòîÿíèÿ ìîëåêóëû éîäà: hν2 = (hν1,5 − hν1,0 )/5.
7. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå â ðàáîòå ðåçóëüòàòû, à òàêæå äàííûå î òîì, ÷òî
ýíåðãèÿ êîëåáàòåëüíîãî êâàíòà îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ hν1 = 0,027 ýÂ,
à ýíåðãèÿ âîçáóæäåíèÿ àòîìà EA = 0,94 ýÂ, âû÷èñëèòå:
à) ýíåðãèþ ýëåêòðîííîãî ïåðåõîäà hνýë ,
á) ýíåðãèþ äèññîöèàöèè ìîëåêóëû â îñíîâíîì ñîñòîÿíèè Ä1 ;
â) ýíåðãèþ äèññîöèàöèè ìîëåêóëû â âîçáóæä¼ííîì ñîñòîÿíèè Ä2 .
8. Îöåíèòå äîñòîâåðíîñòü ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ.
Ñëåäóåò ïðè ðàñ÷¼òå èìåòü â âèäó, ÷òî ïðè âîçäåéñòâèè íà ìîëåêóëó éîäà
êâàíòà âèäèìîãî ñâåòà ñ ýíåðãèåé hνãð = 2,44 ý îíà äèññîöèèðóåò (ðàñïàäàåòñÿ) íà äâà àòîìà, ïðè÷¼ì îäèí èç àòîìîâ îêàçûâàåòñÿ â âîçáóæä¼ííîì
ñîñòîÿíèè. Ýíåðãèÿ äèññîöèàöèè ìîëåêóëû éîäà ïî òåðìîõèìè÷åñêèì äàííûì ðàâíà 1,5 ýÂ.
Èñïðàâëåíî 1-VII-2011
6